摘　要:  文章介紹了全中文工控組態(tài)軟件MCGS，并以高壓軟起動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)為例，闡述了該系統(tǒng)的組成、功能，實(shí)踐證明，系統(tǒng)具有界面友好、易于操作、運(yùn)行可靠、便于升級(jí)擴(kuò)充等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞: 組態(tài)軟件；MCGS；高壓軟起動(dòng)；監(jiān)控系統(tǒng)  

Abstract：This paper introduces all of Chinese industrial control configuration
software MCGS. and taking HV soft starter monitoring and control system for example，Describes the system structure and function. The practice proved that the system is easy to operate and it runs reliably and what’s more, it is easy to expand and update.
Keywords: Configuration software, MCGS, HV soft starter，Monitoring and control system

１ 引言

      近年來(lái)，隨著工業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，大型動(dòng)力設(shè)備的應(yīng)用急劇增加，一度造成我國(guó)大型電機(jī)生產(chǎn)廠家大容量電機(jī)供不應(yīng)求，而這些大型交流感應(yīng)電機(jī)的大量應(yīng)用，也使得軟起動(dòng)器得到廣泛應(yīng)用，它不僅實(shí)現(xiàn)在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中無(wú)沖擊而平滑的起動(dòng)電機(jī)，而且可根據(jù)電機(jī)的負(fù)載特性來(lái)調(diào)節(jié)起動(dòng)過(guò)程中的參數(shù)，如限流值、起動(dòng)時(shí)間等，此外，它還具有多種對(duì)電機(jī)保護(hù)功能，因此從根本上解決了傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)設(shè)備的諸多弊端。與此同時(shí)，對(duì)于軟起動(dòng)控制功能、控制水平的要求也越來(lái)越高，尤其對(duì)于那些工藝過(guò)程較復(fù)雜，控制參數(shù)較多的工控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，具備交互式操作界面、數(shù)據(jù)列表、報(bào)警記錄和打印等功能已成為整個(gè)控制系統(tǒng)中重要的內(nèi)容。而新一代工控組態(tài)軟件的出現(xiàn)，對(duì)于在構(gòu)建軟起動(dòng)器監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)上述功能，提供了一種簡(jiǎn)便可行的途徑。

      組態(tài)軟件，又稱監(jiān)控組態(tài)軟件，譯自英文SCADA, 即 Supervisory Control and Data
Acquisition（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制）。工控組態(tài)軟件主要是指數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專用軟件，它們提供自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，能夠?yàn)橛脩籼峁┛焖贅?gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。

      本文介紹了如何利用工控組態(tài)軟件MCGS為開(kāi)發(fā)平臺(tái)研制高壓軟起動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高壓軟起動(dòng)設(shè)備操作控制命令的分散下達(dá)和實(shí)時(shí)運(yùn)行信息的集中監(jiān)視。

2 MCGS組態(tài)軟件介紹

      MCGS（Monitor And Control Generated System）是一套基于Windows95/98/NT操作系統(tǒng)（或更高版本），可用來(lái)快速構(gòu)造和生成各種監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，它為用戶提供了從設(shè)備驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理、報(bào)警處理、流程控制、動(dòng)畫(huà)顯示、報(bào)表輸出等解決實(shí)際工程問(wèn)題的完整方案和操作工具。MCGS組態(tài)軟件具有多任務(wù)、多線程功能，其系統(tǒng)框架采VC++語(yǔ)言編程，通過(guò)OLE技術(shù)向用戶提供VB編程接口，提供豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)構(gòu)件、動(dòng)畫(huà)構(gòu)件、策略構(gòu)件，用戶可隨時(shí)方便地?cái)U(kuò)充系統(tǒng)的功能。

MCGS的主要特性如下：

      （1）概念簡(jiǎn)單，易于理解和使用

      普通工程人員經(jīng)過(guò)短時(shí)間的培訓(xùn)就能正確掌握、快速完成大多數(shù)簡(jiǎn)單的工程項(xiàng)目，使其能集中精力解決工程本身的問(wèn)題，而不需了解太多的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜的軟硬件問(wèn)題，就可組態(tài)出高性能、高可靠性、高度專業(yè)化的監(jiān)控系統(tǒng)。

      （2）真正的32位多任務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)

      該系統(tǒng)支持Windows的多任務(wù)技術(shù)，有效地優(yōu)化了計(jì)算機(jī)資源，打印任務(wù)作為一個(gè)獨(dú)立工作而運(yùn)行于后臺(tái)，實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的并行處理。

      （3）提供豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

      提供足夠多的功能組件和豐富的常用圖形庫(kù)，真正做到只使用組態(tài)軟件就可快速組態(tài)完成工程項(xiàng)目的大多數(shù)工作，而對(duì)使用者沒(méi)有太苛刻的要求。通過(guò)Active DLL把設(shè)備驅(qū)動(dòng)掛接在系統(tǒng)中，配置簡(jiǎn)單、速度快、可靠性高。

      （4）提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能

      MCGS強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能可把TCP/IP網(wǎng)、485/422網(wǎng)、Modem網(wǎng)結(jié)合在一起構(gòu)成大型的監(jiān)控系統(tǒng)和管理系統(tǒng)。提供4級(jí)安全保密機(jī)制。

      （5）提供開(kāi)放的OLE接口

      MCGS是以O(shè)LE自動(dòng)化技術(shù)為基礎(chǔ)的開(kāi)放式擴(kuò)充接口，允許用戶使用VB來(lái)快速編制各種設(shè)備驅(qū)動(dòng)構(gòu)件、動(dòng)畫(huà)構(gòu)件和各種策略構(gòu)件，通過(guò)OLE接口，用戶可以方便地定制自己特定的系統(tǒng)。

      （6）組態(tài)軟件與設(shè)備無(wú)關(guān)

      在MCGS組態(tài)軟件中，設(shè)備被實(shí)現(xiàn)成獨(dú)立的構(gòu)件形式，不同的設(shè)備對(duì)應(yīng)于不同的構(gòu)件。設(shè)備構(gòu)件不僅僅包括設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，還有不同的方法和屬性供系統(tǒng)調(diào)用，每個(gè)設(shè)備構(gòu)件都由一個(gè)獨(dú)立的線程來(lái)管理。對(duì)不同的外部硬件設(shè)備，只需提供相應(yīng)的設(shè)備構(gòu)件，而系統(tǒng)的其它部分和設(shè)備無(wú)關(guān)，不需作任何改動(dòng)。

      （7）豐富和方便的動(dòng)畫(huà)組態(tài)

      能快速構(gòu)造出各種復(fù)雜的動(dòng)畫(huà)畫(huà)面。圖元圖符對(duì)象可實(shí)現(xiàn)自由構(gòu)圖和定義動(dòng)畫(huà)，包括顏色、位置、大小、可見(jiàn)度、閃爍、輸入輸出、按鈕動(dòng)作等多種動(dòng)畫(huà)效果。動(dòng)畫(huà)構(gòu)件對(duì)象完成特定類(lèi)型的動(dòng)畫(huà)功能，如：實(shí)時(shí)曲線構(gòu)件、歷史曲線構(gòu)件、報(bào)警顯示構(gòu)件、自由表格構(gòu)件等。

      （8）運(yùn)行策略

      用運(yùn)行策略來(lái)完成和實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行流程的自由控制，使系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的順序和條件來(lái)操作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、控制用戶窗口的顯示、關(guān)閉和設(shè)備構(gòu)件的工作狀態(tài)，從而做到對(duì)對(duì)象工作過(guò)程的精確控制。圖形化的構(gòu)造方法和功能強(qiáng)大的策略構(gòu)件使運(yùn)行策略的組態(tài)更加快捷方便。

      （9）充分利用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

      MCGS組態(tài)軟件中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)不再使用普通的文件，而是用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)管理一切。組態(tài)時(shí)，系統(tǒng)生成的組態(tài)結(jié)果是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)；運(yùn)行時(shí)，數(shù)據(jù)對(duì)象、報(bào)警信息的存儲(chǔ)也是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。利用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)保存數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)，提高了系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行效率，同時(shí)，也使其它應(yīng)用軟件系統(tǒng)能直接處理數(shù)據(jù)庫(kù)中的存盤(pán)數(shù)據(jù)。

      （10）出于保護(hù)企業(yè)數(shù)據(jù)的考慮，MCGS很好地解決了授權(quán)及安全性問(wèn)題。依據(jù)系統(tǒng)的授權(quán)，用戶被允許或禁止對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作，允許或禁止對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn)。MCGS在確保安全的情況下可以對(duì)多個(gè)系統(tǒng)模塊進(jìn)行安全授權(quán)。MCGS工控組態(tài)軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩大部分，用戶所有的組態(tài)配置過(guò)程都是在組態(tài)環(huán)境中進(jìn)行的，用戶組態(tài)后可生成一個(gè)“組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)”的文件。MCGS的運(yùn)行環(huán)境是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，它能按照“組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)”中的組態(tài)方式進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。

      3 高壓軟起動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)要求

      3.1 監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求

      （1） 要求監(jiān)控系統(tǒng)保證各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確可靠,減少人為因素影響,提供可靠現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)支持。

      （2） 良好的可維護(hù)性,能夠方便地維護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

      （3） 提供友好的人機(jī)交互界面,方便現(xiàn)場(chǎng)人員操作。

      （4） 提供對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理和歷史數(shù)據(jù)管理功能。

      （5） 提供靈活的接口,為用戶提供良好的二次開(kāi)發(fā)功能并能與其他管理信息系統(tǒng)進(jìn)行信息融合。

      3.2 監(jiān)控系統(tǒng)具體要求

      （1） 信號(hào)采集和數(shù)據(jù)處理: 對(duì)來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的非標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)數(shù)據(jù)通過(guò)組態(tài)軟件轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。

      （2） 狀態(tài)顯示: 將軟起動(dòng)器各種工作狀態(tài)和各類(lèi)繼電器工作狀態(tài)通過(guò)組態(tài)軟件動(dòng)態(tài)的顯示于監(jiān)控畫(huà)面上，具有實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)效果。

      （3） 監(jiān)控操作: 對(duì)電壓、電流等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；對(duì)電機(jī)進(jìn)行起動(dòng)、停車(chē)等操作。

      （4） 操作畫(huà)面: 在操作畫(huà)面中可查詢和設(shè)置軟起動(dòng)器的全部運(yùn)行參數(shù)，還可查詢實(shí)時(shí)、歷史故障信息和設(shè)備狀態(tài)并可按要求設(shè)定和打印出實(shí)時(shí)報(bào)表和歷史報(bào)表。

      4 高壓軟起動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)軟件組態(tài)

      4.1 系統(tǒng)的組態(tài)

組態(tài)軟件組成框圖如圖1所示。

      （1）用戶窗口組態(tài)：設(shè)置工程的人機(jī)交互界面,如系統(tǒng)的主控界面、動(dòng)畫(huà)、報(bào)表、趨勢(shì)曲線等。

      （2）主控窗口組態(tài)：本窗口為工程主窗口。用戶窗口組態(tài)完成后,在主控窗口中,通過(guò)對(duì)系統(tǒng)菜單和參數(shù)的定義和設(shè)置來(lái)調(diào)度、管理用戶窗口的打開(kāi)或關(guān)閉。

      （3）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)：工程組態(tài)各數(shù)據(jù)交換處理的核心部分，將MCGS的各部分有機(jī)地連成一體。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求,在MCGS的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)窗口中對(duì)創(chuàng)建數(shù)據(jù)對(duì)象的基本屬性、存盤(pán)屬性、報(bào)警屬性等進(jìn)行定義和設(shè)置。

      （4）設(shè)備構(gòu)件組態(tài)：這是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備,注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序,定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。在基本屬性中設(shè)置PLC的地址和通信方式等；在通道連接窗口中,輸入通道和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)象連接起來(lái)；添加虛擬通道，用于連接可在線調(diào)整的系統(tǒng)參數(shù)；在數(shù)據(jù)處理窗口,設(shè)置數(shù)據(jù)處理方法,如濾波、工程轉(zhuǎn)換（即把采集進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)或輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有實(shí)際意義的工程數(shù)據(jù)），即通過(guò)在設(shè)備窗口中對(duì)數(shù)據(jù)的預(yù)處理便可得到所需要的數(shù)據(jù)類(lèi)型。

      （5）運(yùn)行策略組態(tài)：完成工程運(yùn)行流程的控制。根據(jù)運(yùn)行策略的不同作用和功能,MCGS把運(yùn)行策略分為啟動(dòng)策略、退出策略、循環(huán)策略、用戶策略、報(bào)警策略、事件策略、熱鍵策略共7種。每種策略都由一系列功能模塊組成。由于該系統(tǒng)側(cè)重于現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的時(shí)實(shí)監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)查詢功能,根據(jù)系統(tǒng)的控制流程和操作處理,在MCGS的運(yùn)行策略窗口中,對(duì)以上運(yùn)行策略分別進(jìn)行組態(tài)設(shè)置，如在用戶策略中,利用策略工具箱添加腳本構(gòu)件、存盤(pán)數(shù)據(jù)提取構(gòu)件等,以實(shí)現(xiàn)所需的功能。

      4.2 高壓軟起動(dòng)監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)及效果

      軟件組態(tài)部分完成監(jiān)控系統(tǒng)與操作人員間的交互界面,是實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)視、控制、調(diào)度和管理的核心。監(jiān)控界面分為兩部分，一部分是用于日常監(jiān)視、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置的主界面，另一部分是用于指示、管理非日常監(jiān)視信息，如各種報(bào)表、曲線及趨勢(shì)圖、歷史記錄等的子界面。

4.2.1 主控窗口

      組態(tài)軟件運(yùn)行后,點(diǎn)擊公司信息圖片后,即可進(jìn)入高壓軟起動(dòng)監(jiān)控主界面，如圖2 所示，

      該界面主要實(shí)時(shí)顯示各種數(shù)字輸入輸出量狀態(tài)，電壓、電流等采集值以及報(bào)警信息；同時(shí)用戶可通過(guò)觸摸按鈕對(duì)電機(jī)進(jìn)行起動(dòng)、停車(chē)等操作。

      在主界面的上方有一排指示燈,用于指示高壓軟起動(dòng)器的工作狀態(tài)，主要包括緊急停車(chē)開(kāi)關(guān)輸入量狀態(tài)、停車(chē)開(kāi)關(guān)輸入量狀態(tài)、軟起開(kāi)關(guān)輸入量狀態(tài)、旁路合閘開(kāi)關(guān)輸入量狀態(tài)、直起開(kāi)關(guān)輸入量狀態(tài)、旁路合閘繼電器狀態(tài)、旁路跳閘繼電器狀態(tài)、故障輸出繼電器狀態(tài)、軟起就緒繼電器狀態(tài)、開(kāi)始起動(dòng)繼電器狀態(tài)、起動(dòng)完成繼電器狀態(tài)。左下方有一個(gè)報(bào)警描述狀態(tài)欄，用于顯示軟起動(dòng)器當(dāng)前所有故障信息，右側(cè)的數(shù)據(jù)顯示欄則用于顯示電壓、電流等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。在主畫(huà)面的最下方有六個(gè)按鈕，用戶可通過(guò)按鈕對(duì)電機(jī)進(jìn)行軟起動(dòng)、直接起動(dòng)、停車(chē)、緊急停車(chē)等操作，若按下報(bào)警查看、參數(shù)設(shè)置按鈕，即進(jìn)入到其對(duì)應(yīng)的畫(huà)面中，進(jìn)行查看或操作。

      主控窗口實(shí)現(xiàn)了全生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)管理，同時(shí)，也為管理部門(mén)提供實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息,能有效地幫助值班人員及時(shí)了解設(shè)備工作狀態(tài)。

4.2.2 報(bào)警記錄查看功能

      按下報(bào)警查看按鈕后，可進(jìn)入歷史報(bào)警記錄界面，如圖3 所示。該界面顯示存儲(chǔ)的歷史報(bào)警記錄，包括每條報(bào)警記錄開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間和報(bào)警具體描述。

      點(diǎn)擊“設(shè)置”按鈕，將彈出設(shè)置時(shí)間范圍對(duì)話框，用戶可以通過(guò)選擇待顯示的歷史報(bào)警記錄的時(shí)間范圍，調(diào)出當(dāng)時(shí)的系統(tǒng)故障記錄，并可將該記錄進(jìn)行打印處理。

4.2.2 參數(shù)設(shè)置功能

      當(dāng)按下參數(shù)設(shè)置按鈕后，會(huì)彈出用戶登錄對(duì)話框，只有輸入正確的密碼才能進(jìn)入該界面進(jìn)行設(shè)置，可設(shè)八組密碼, 三種等級(jí)（LEVEL1 , 2 , 3） , 使用者等級(jí)1 有最高操作權(quán)限, 使用者等級(jí)3 為最低操作權(quán)限，這樣可有效防止非專業(yè)人員誤操作。該畫(huà)面主要用于設(shè)置軟起動(dòng)裝置的所有參數(shù)：可以對(duì)起動(dòng)方式、起始觸發(fā)角、起動(dòng)電流限制倍數(shù)、起動(dòng)時(shí)間、起動(dòng)超時(shí)、電機(jī)額定電壓、電機(jī)額定電流、晶閘管啟用、一組晶閘管故障報(bào)警處理等參數(shù)進(jìn)行整定。其中，對(duì)于起動(dòng)方式設(shè)置，可以通過(guò)點(diǎn)擊下拉框從中選擇一種起動(dòng)方式，如圖4 所示；對(duì)于其他參數(shù)設(shè)置，點(diǎn)擊某參數(shù)，將彈出數(shù)字輸入對(duì)話框，輸入相應(yīng)的設(shè)置數(shù)據(jù)即可。操作人員可以按“參數(shù)說(shuō)明”按鈕，來(lái)查看相應(yīng)參數(shù)的具體用途。

5 結(jié)束語(yǔ)

      以MCGS工控組態(tài)軟件為核心的軟起動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，具有界面友好，易于操作，運(yùn)行可靠，便于更改、擴(kuò)充、升級(jí)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，系統(tǒng)造價(jià)也遠(yuǎn)低于進(jìn)口同類(lèi)設(shè)備，具有較高的性價(jià)比。采用組態(tài)軟件進(jìn)行工業(yè)控制是現(xiàn)代化工業(yè)的一個(gè)發(fā)展方向。
本系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)高壓軟起動(dòng)器各參數(shù)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，而且在實(shí)際使用過(guò)程中也取得了良好效果，加強(qiáng)了職能部門(mén)對(duì)高壓軟起動(dòng)器的監(jiān)測(cè),規(guī)范了職工行為。對(duì)高壓軟起動(dòng)器實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)化管理,提高了軟起動(dòng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性,保證了現(xiàn)場(chǎng)的安全運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：
湯美玉（1978-）  女  助理工程師   現(xiàn)任職：上海三菱電梯有限公司黑龍江分公司